探究殼聚糖季銨鹽復(fù)合納濾膜的制備與性能表征

探究殼聚糖季銨鹽復(fù)合納濾膜的制備與性能表征

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1、授予單位代碼10459學(xué)號(hào)或申請(qǐng)?zhí)?00612023081701002密級(jí)士鄭學(xué)州大位學(xué)論碩文殼聚糖季按鹽復(fù)合納濾膜的制備與性能表征院系名稱(chēng):化工學(xué)院學(xué)科門(mén)類(lèi):工學(xué)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng):化學(xué)工程作者姓名:李惠玲導(dǎo)師姓名、職稱(chēng):張浩勤·教授譚翎燕副教授2009年5月20日DissertationforMasterDegreeofZhengzhouUniversityPreParationandeharacteristicsofeomPositellanofiltrationmembrallefromquaterniZedehitosanMajor:ChemiealEn

2、gineeringCandidate:LiHuilingSuPervisor:ProfessorZhangHaoqinAssoeiateProfessorTanLingyanSehoolofChemiealEngineeringZheng歡ouUniversity_May20,2009鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要?dú)ぞ厶?chitosan)是一種天然高分子化合物,具有良好的生物相容性、無(wú)毒性和生物可降解性等特點(diǎn),也常被用做制膜材料。殼聚糖季錢(qián)鹽是在殼聚糖的氨基上通過(guò)引入基團(tuán)轉(zhuǎn)換成季錢(qián)鹽或者把一個(gè)低分子季錢(qián)鹽接到氨基上而得到的一類(lèi)殼聚糖衍生物。由于其水溶性比甲殼

3、素和殼聚糖好,從而能使其更好的發(fā)揮功效。本文首先以殼聚糖為原料制備了殼聚糖季錢(qián)鹽;接著采用涂敷法制備殼聚糖季錢(qián)鹽/磺化聚醚礬復(fù)合納濾膜;最后以聚醚諷超濾膜為支撐膜,通過(guò)殼聚糖季餒鹽和均苯三甲酞氯之間的界面聚合反應(yīng)制備復(fù)合納濾膜。主要內(nèi)容如下:(1)殼聚糖季按鹽的制備用縮水甘油三甲基氯化餒(GTMAC)對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性,制得水溶性的殼聚糖季按鹽。紅外圖譜結(jié)果表明殼聚糖分子中親核中心一HZ上的H已經(jīng)被一eHZeH(oH)eHZN(eH3)3e一部分取代并生成了2一輕丙基三甲基氯化錢(qián)殼聚糖(HACC),取代度約為84%。(2)涂敷法制備殼聚糖季餒鹽/磺化聚醚諷

4、復(fù)合納濾膜實(shí)驗(yàn)制備了磺化聚醚諷(SPES)超濾膜作為支撐膜;以其為支撐膜,2一經(jīng)丙基三甲基氯化餒殼聚糖(HACC)水溶液為表面活性層的鑄膜液,采用涂敷法制備了HACC/SPES復(fù)合納濾膜。實(shí)驗(yàn)考察了HACC濃度、浸涂時(shí)間、熱處理溫度和熱處理時(shí)間對(duì)膜性能的影響,得到優(yōu)化的制膜條件為:6%的HACC溶液在SPES基膜上浸涂36小時(shí),在85oC下熱處理20min;0.4MPa,在此優(yōu)化條件下,復(fù)合膜的純水通量為25.8L,m一2一,,膜對(duì)PEGIO00的截留率為90%,對(duì)NaCI、MgC12、NaZSO4、Mgs仇四種鹽的截留率均小于10%,該膜可望應(yīng)用于鹽與

5、有機(jī)物的分離。掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)的檢測(cè)結(jié)果表明,殼聚糖季按鹽涂敷可以在基膜的表面形成致密選擇層。由于磺化聚醚颯支撐層中的磺酸基團(tuán)與殼聚糖季錢(qián)鹽之間存在化學(xué)作用,該方法沒(méi)有使用交聯(lián)劑而使制備過(guò)程比較簡(jiǎn)單,并且使膜同時(shí)帶有陰、陽(yáng)兩種離子,從而提高電解質(zhì)的透過(guò)率。這種制膜方法還未見(jiàn)報(bào)道。(3)界面聚合法制備HACC/PES復(fù)合納濾膜鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文以聚醚礬超濾膜為支撐膜,以HACC為無(wú)機(jī)相反應(yīng)單體,均苯三甲酞氯(TMC)為有機(jī)相單體,以水和正己烷分別作為兩相溶劑,通過(guò)界面聚合反應(yīng)制備HACC/PES復(fù)合納濾膜。實(shí)驗(yàn)考察了各種因素如H

6、ACC溶液的濃度、TMC溶液的濃度、熱處理對(duì)膜分離性能的影響。還對(duì)TMC與HACC的界面聚合反應(yīng)產(chǎn)物做了紅外檢測(cè),結(jié)果表明界面聚合反應(yīng)使殼聚糖季按鹽分子上的一NH與酞氯基發(fā)生了酞化反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),優(yōu)化的界面聚合工藝條件為:HACC濃度0.3%;TMC濃度0.3%;界面聚合反應(yīng)Zmin。制得的復(fù)合膜純水通量為4.2Lm一h一,,對(duì)PEG1000、分子量在1000以下的染料(如甲基綠等),截留率可達(dá)到90%以上,對(duì)氯化鈉的截留率為30%左右。該膜為一種荷正電納濾膜,可以用于荷正電物質(zhì)的濃縮。SEM、AFM的結(jié)果表明,通過(guò)界面聚合可以在基膜的表面形成致密選

7、擇層。以HACC和TMC之間的界面聚合反應(yīng)制備復(fù)合納濾膜的方法還未見(jiàn)報(bào)道,也具有一定的創(chuàng)新性。論文對(duì)兩種納濾膜的研究,對(duì)進(jìn)一步的研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:殼聚糖季按鹽;涂覆;復(fù)合納濾膜;界面聚合片鄭州大學(xué)碩卜學(xué)位論文AbstraCtChitosan15akindofnatoralmacromoleeulereomPounds,whiehhaveexeellentbioeomPatibility,non一toxicandbiodegradableeharacteristies,alsooftenbeusedasmembranematerial.Th

8、equatemizedehitosan15akindofderivativeof

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